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小型数据中心在合水油田的架构设计与应用
摘 要：在大数据的发展战略中,数据中心是企业云和大数据的运行载体,也是企业实现数字化的重要组成部分. 合水油田在结合目前业务和调研企业网络现状之后,落实了云桌面小型数据中心的改造计划,目前已完成200个云桌面搭建.该项目通过镜像管理实现虚拟桌面的快速部署；通过应用程序的虚拟化和统一网关构建一致的桌面环境；通过服务器硬件的虚拟化和冗余备份实现了数据中心的自动化运维；改变服务器硬件集群方式为虚拟化集群模式.
关键词：数据中心；桌面；服务器
一、应用背景
随着近年合水油田业务的不断发展,各种企业应用系统的不断升级,各级领导和部门员工的工作环境变动频繁,员工既需要在生产前线办公、也需要在机关以及开会地点等多地处理业务.而且部分员工需要通过手机、IPAD、PC 电脑等各种终端设备访问网络.而且随着用工总量的控制,专业级维护人员几乎为零,故障维护工作量非常大.在这种多样化终端设备、庞杂的应用系统、复杂的网络环境条件下,如何实现安全高效地访问办公,如何提升系统的维护效率,降低企业的能源消耗,这是企业步入信息化进程必须解决的关键问题.
二、小型“数据中心”系统
数据中心是一整套复杂的设施.它不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备（例如通信和存储系统）,还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置[1].为了搭建统一的桌面环境,我们采取搭建小型的“数据中心”,并在此基础上构建虚拟的桌面环境为企业提供一致的办公环境.
(一)架构介绍
小型的数据中心满足数据中心的各种要素,唯一的区别是装机容量小,能够承载的业务少,通过搭建整体的虚拟系统,整合各个服务器资源,统一管理,统一分配.云桌面是数据中心通过虚拟化技术实现的多个桌面环境,其与真实的电脑环境基本一样,在员工办公桌上,安装云终端+ 显示器+ 键盘+ 鼠标,插上网线连上云桌面即可实现正常的办公.实现企业应用、桌面、数据的统一的管理,提供用户到应用和桌面到服务端的统一解决方案,将预制的应用、桌面、数据交付给用户,并提供最佳的性能、最高的安全性、最低的成本及最强的灵活性.其组成架构见图1.
关键组件解释如下：? Citrix XenApp – 虚拟应用：支持客户端和服务器端应用虚拟化的端到端Windows 应用交付系统；
Citrix XenDesktop– 虚拟桌面：以更低成本更安全、更可靠地直接通过数据中心交付Windows 桌面；
Citrix XenServer/CloudPlatform – 虚拟服务器/Iaas 云平台：交付动态数据中心最简捷、最有效的方式；
Citrix NetScaler – 接入网关和负载均衡：为企业核心业务实现高效的应用层负载均衡,为终端用户接入企业访问应用程序和桌面提供接入网关,为IT 人员提供了细粒度的应用层策略和行为控制能力,可保障应用和数据访问的安全,同时让用户可单点访问所需的应用和桌面；
Citrix Receiver – 接收器：允许 IT 组织将桌面或应用程序.
(二)数据中心架构设计
系统平台通过思杰安全网关作为数据中心总入口,接入层的对外防火墙上只需开放特定端口（TCP 443/8443）即可供用户访问,较少的端口提高了系统访问的安全性.用户只要接入到网络里面,在任何地方都可以访问虚拟应用/ 桌面平台,不局限于内网还是外网,也不局限于任意终端设备.由于虚拟应用/ 桌面的安全特点,数据始终不落地,有效保证用户访问的数据安全性.
数据中心的设计遵循简单高效的原则,逻辑上可分为两部分：
1. 用户终端网络部分
用户接入网络主要有两种类型：内网用户和外网用户? 内网用户,是指设备连接了油田公司内部网络,其直接通过内部终端设备( 交换机) 就能访问到云数据中心.
外网用户,通常是指其连接了外部网络,如社区网、移动网络等,这部分用户主要是使用手机、笔记本、IPAD等移动设备来访问云数据中心.
2. 数据中心网络部分数据中心通过统一的网关向用户提高应用程序、桌面、数据资源的交付,所有用户应用程序、桌面、数据都放置于数据中心中,用户的执行操作均在数据中心内部完成,最终将用户执行的结果传输给用户,此部分包括三个层次模块：
（1）核心应用层
此层为基础架构服务器运行各种管理角色的虚拟机,每个角色的作用如下：
虚拟发布门户服务器（StoreFront）：提供桌面云的发布门户网站,用户身份验证后可在门户网站中看到自己可用的虚拟桌面和虚拟应用.
活动目录（AD）：服务器提供标准的LDAP 目录服务,负责用户的身份验证和所有桌面虚拟化组件之间的信任互访.
数据库服务器（DB）：负责存放桌面虚拟化以及应用虚拟化的所有配置信息,同时也可以保存这些服务器的历史性能数据.
应用虚拟化服务器（XenApp）：负责向用户推送虚拟应用或共享桌面.
桌面虚拟化控制器(DDC)：是虚拟桌面基础架构的核心,提供如下服务：
XML 服务：负责Web Interface 组件与XenDesktop 服务器群之间的通信.XML 服务验证用户身份,提供可用的虚拟桌面列表,并生成相应的信息让终端能够连接到虚拟桌面；
控制器服务：负责虚拟桌面上虚拟桌面服务的通信.
控制器服务进行虚拟桌面注册并保持虚拟桌面状态；
资源池服务：基于XenDesktop 服务器群配置,资源池服务联系虚拟化基础架构来启动和关闭虚拟桌面.
（2）应用交付层
此层为用户提供虚拟应用和虚拟桌面服务,承载了用户所需要的各项应用程序、桌面、数据,通过此层,实现了用户的应用程序、桌面、数据的集中化管理和按需应用交付,用户的各项操作均在此层完成,并将执行的结果以屏幕变化量的方式传输给用户,向用户交付的并非真实数据,保证了数据始终不会离开数据中心,保障数据管控的安全性.
服务器底层使用XenServer 服务器虚拟化技术,每台物理机上虚拟出一定数量的虚拟桌面,目前支持客户端操作系统(Windows 7/8/8.1) 和服务器操作系统(Windows 2008/2008R2/2012/2012 R2),桌面上除了承载标准的办公应用外,还运行着一个Citrix 的：
虚拟桌面代理服务：负责与Desktop Delivery Controller进行注册并保持与控制器的心跳检测.如果心跳检测失败,虚拟桌面服务将重新与另一个可用的Desktop DeliveryController 进行注册.
（3）接入层
此层主要完成将虚拟化层所提供的执行结果向用户交付的工作.用户向数据中心请求的操作会通过接入层的负载均衡功能实现自动分配,而用户在数据中心的执行结果也会通过此层以SSL 加密的方式传输给用户,因此,此层完成了用户到数据中心的双向交互,并具备有效的安全控制策略来保障合法用户的身份登录及后端系统的单点登录功能.其主要的作用有：
协议代理：作为ICA 协议的反向代理,把所有从终端设备网段到应用交付层之间的通讯封装在使用443 端口的加密通道中.
负载均衡：NetScaler 作为业界No.1 的7 层负载均衡设备,可以为包括StoreFront 门户网站、桌面虚拟化控制器(DDC)的XML 服务、PVS 服务在内的诸多组件提供负载均衡,实现高可用.
应用汇聚与统一访问： 应用交付平台最终通过CitrixNetScaler 安全接入网关设备统一交付应用及桌面资源,用户只需访问统一的发布门户,系统就会根据用户身份来自动判别并分配应用,对用户的访问权限实现了细粒度的控制,以确保有效的权限访问合法授权的应用资源.
三、合水油田应用情况
目前该企业已建成200 个桌面的数据中心,预计年节约成本32.9 万元；将来全厂654 台电脑改造完成之后年节约成本可达67.8 万元.
四、结语
数据中心的搭建主要解决以下几个问题：
（1）简化系统升级,实现快速部署,通过PVS 服务器来集中管理和交付桌面镜像,使OS 的镜像管理大大简化,通过1 个数个镜像的部署和升级,就能简单实现成百上千的虚拟桌面的部署和升级维护,大大简化了镜像管理的流程和工作量,使桌面更加稳定和安全.
（2）不同设备、不同网络环境的统一性,系统可以向用户直接交付应用程序或整个桌面,并为用户统一分配存储空间,应用交付平台可以细粒度地根据用户应用需求来决定发布的资源.
当普通办公用户从内网访问时,平台可对其发布共享桌面,为用户提供桌面环境的同时降低后台投资成本；当相同的用户移动办公或在家办公时,平台可直接将虚拟应用发布到用户的移动终端设备上,虚拟应用的方式简化了用户的操作流程,提高用户在移动场景下的办公效率.
（3）降低运维强度,整套虚拟化系统均运行于服务器虚拟化平台上,服务器虚拟化为所有虚拟化系统提供了标准、兼容、高可靠的执行环境,同时,还提供了冗余性等安全保障,通过虚拟化平台,实现了数据中心的自动化运维.
（4）缩减设备购置成本和降低电力消耗,该数据中心为每用户直接提供桌面服务,用户只需使用迷你客户端（瘦客户机）接入,终端硬件的成本由6500 元/ 套降低为3000元/ 套；电力损耗从改造前的400 瓦/ 套,降低为30 瓦/ 套,大大的节省了成本投入.
参考文献
[1] 百度百科,“科普中国”百科科学词条编写与应用工作项目 .https://baike.baidu.com/item/ 数据中心/967340?fr等于aladdin#1_1
（作者单位：长庆油田分公司第十二采油厂）
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1、关于大数据的论文
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6、数据挖掘论文